[發明專利]一種礦山加固用添加劑

有效

• 申請號: 201410763280.1
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104478278A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 宋志飛;趙法亮;孫世國;馮少杰
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: C04B24/12
• 分類號: C04B24/12;C04B28/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種工程材料，具體涉及一種礦山加固用材料。

背景技術

煤炭在我國一次能源生產和消費結構中始終占70％左右。隨著煤礦開采深度的增加煤質破碎變軟。礦井開采過程中片幫、冒頂事故不斷增加，給工作面的開采帶來了嚴重影響。因此，確保煤巖體的穩定，防止工作面發生片幫冒頂，實現穩產高產及安全生產，是采煤過程中必須解決的問題之一。煤巖體注漿加固材料是解決這一問題的有效手段，它能將原來裂隙發育的破碎煤巖體固結成為完整性較好的煤巖體，可有效地防止片幫冒頂事故的發生。

為了減小片幫和冒頂的危險向松軟和破碎的煤體中注入注漿材料，提高煤體強度，使破碎的煤巖體能發展成為一個整體，增加阻礙煤與瓦斯突出的阻力。目前用于注漿的材料主要分為以下三類：化學漿液類；水泥類；復合漿材類。化學漿液屬于真溶液型，配成的漿液不易出現顆粒的離析，一般粘度較低，易于進入細小裂隙或孔隙之中，漿液注入能力較強，但由于其造價一般都很高，漿液成分中一般都有含量不等的有害化合物，處理不好常會造成不同程度的環境污染，很難大范圍應用于井下注漿工程。水泥漿材由于較差的析水性和穩定性以及顆粒粒徑本身的限制，水泥類漿材對較小裂隙注漿體的注漿表現出局限性。復合漿材類，其主要是在水泥材料的基礎上添加各種聚合物化學漿液，將水泥漿材和化學漿材的優點結合起來，使水泥漿材的性能得到改善，以達到不同注漿環境下的應用目的。正是因為復合漿材的優點目前受到廣泛的關注和研究。由于井下煤體注漿的特殊環境，我們選擇水泥基聚合物復合漿材來進行研究。

為了保證礦井安全生產必須對破碎頂板進行超前加固，有效地控制了圍巖垮落，目前使用的礦用類化學漿液主要有聚氨酯類漿材、脲醛樹脂+丙烯酰胺注漿材料、環氧樹脂注漿材料。聚氨酯類漿液遇水膨脹并反應，但在微裂隙巖體中容易堵塞通道導致漿液的擴散半徑變小。脲醛樹脂+丙烯酰胺漿液實際上是脲醛樹脂漿液和丙烯酰胺兩種材料的混合體，該漿液中使用了一種2-N亞甲基丙烯酰胺的材料作為輔料，該種材料的單體具有很大的毒性，雖然在國內沒有相關水體中毒的報道，但是在相關文獻中有因灌漿日本人中毒的報道，在日本該種注漿材料已經被政府禁用。環氧樹脂類注漿材料，其粘度較大，在處理巖體微裂隙方面效果并不明顯。在經濟效益方面，目前聚氨酯化學類漿材市場價格在3萬～4萬/噸，脲醛樹脂+丙烯酰胺注漿材料在2.0～3.0萬/噸，環氧樹脂注漿材料在4～5萬/噸左右。

因此，針對目前煤巖加固中還存在的諸多問題，以及針對這些問題的解決措施的不足，在提高煤巖加固施工質量方面，還有許多工作要做。

發明內容

本發明提供了一種礦山加固用添加劑，所述添加劑是如下式所示的式I化合物：

本發明還提供了一種礦山加固用材料，所述材料包括A組分、B組分和水泥的組合物，A組分為式I化合物，B組分為助劑，水泥為普通硅酸鹽水泥；

所述式I化合物為

所述助劑由0.6-1.0重量份對甲苯磺酸、0.8-1.3重量份磷酸、0.5-1.0重量份鹽酸及0.1重量份乙二醇組成，所述鹽酸質量百分比為37％，所述磷酸質量百分比為98％；

使用時A組分與B組分按重量比1∶1混合，硅酸鹽水泥為100重量份。

優選地，所述組合物含有0.8-1.0重量份對甲苯磺酸、1.0-1.3重量份磷酸、0.8-1.0重量份鹽酸及0.1重量份乙二醇。

所述的組合物應用于煤巖加固。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明作進一步說明。應該理解的是，本發明實施例所述制

備方法僅僅是用于說明本發明，而不是對本發明的限制，在本發明的構思前提下對本發明制備方法的簡單改進都屬于本發明要求保護的范圍。實施例中用到的所有原料和溶劑均購自Sigma?Biochemical?and?Organic?Compounds?for?Research?and?Diagnostic?Clinical?Reagents公司。

實施例1：式I化合物的制備：

將5-氨基-2，4，6-三溴代-N，N′-雙(2，3-二羥丙基)異酞酰胺(15mmol)和氨基甲苯磺酸(TsOH)(0.6mmol)加入至2，2-二甲氧基丙烷(30ml)中。該懸浮混合物在環境溫度下攪拌48小時，蒸餾除去所形成的乙醇。將該反應混合物真空蒸發得到白色固體狀的式I化合物，6.96g，(R_F＝0.45乙酸乙酯)，熔點231-232℃。